JPH09280175A - オイルフリー往復圧縮機のシリンダ断熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オイルフリー往復圧縮機において、シリンダ
カバー部の熱が金属面接合の熱伝導によって、シリンダ
温度を上昇させ、樹脂製ピストンリングの耐久性を低下
させることから、シリンダ温度の上昇を抑えて、ピスト
ンリングの耐久性を向上させることを目的とする。 【構成】 前記圧縮機のシリンダ上にバルブスペーサを
シリンダカバーによって挟設し、ボルトで共締めする気
筒において、シリンダとバルブスペーサの間に断熱パッ
キンを、前記ボルトの周囲に部分的に挟設して、シリン
ダとバルブスペーサの間に空隙を形成し、該空隙のシー
ルを、曲線形のパッキン溝に嵌着する曲線形のパッキン
の断面を長方形として、シリンダ内圧に耐えるようにし
た断熱構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】オイルフリー往復圧縮機におい
て、該圧縮機のヘッド温度からの伝導熱によるシリンダ
温度の上昇を抑え、樹脂製ピストンリングの耐久性を向
上させるための断熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】往復空気圧縮機の気筒には、ピストンが
往復摺動するシリンダ上に、圧縮機の吸込弁、吐出弁を
内蔵するシリンダカバーを配設するもの、または、吸込
弁、吐出弁を別体で設けたバルブスペーサをシリンダと
シリンダカバーの間に挟設する方式が行われている。こ
の構造において、シリンダにシリンダカバーを取付ける
際、その金属面の接合部に、平板で打抜かれたアスベス
ト材料製のパッキンが一般的に用いられている。アスベ
スト材料製のパッキンは、耐熱性が高く、熱変形が少な
いことから長年使われてきた材料である。ところが、ア
スベスト材料が人体に障害となることが判明してから、
使用時、または使用後大気放出の可能性のあるアスベス
ト材料は、人体に吸入される危険のあることから、使用
を回避しなければならなくなっている。

【０００３】上記アスベストパッキンに替わる種々のも
のが開発されているが、シリンダとシリンダカバーに挟
設される一枚の平板パッキンの場合、バルブスペーサを
挟設して共締めするとき、ボルトが一定間隔をもって締
付けられることから、ボルト周辺のパッキンの収縮と、
ピッチ間中央部のパッキン収縮が異なり、運転時の温度
上昇による熱膨張も加わって、シリンダに歪力が加えら
れ、シリンダのボアが変形する問題が発生する。そし
て、この変形によって、飛沫給油式往復圧縮機において
は、シリンダ上へのオイル上がり量の増加によるオイル
消費量の増大の問題がある。

【０００４】また、平板パッキンは、上記歪力の問題
と、締付トルクの強弱による平板パッキンのシール性の
問題、メンテナンス時のパッキン破損の問題および、長
期運転による締付トルク低下の問題がある。

【０００５】上記問題を解決するために、シリンダ上お
よび、バルブスペーサ上に曲線形のパッキン溝を穿設
し、該パッキン溝に、ゴム弾性をもつ材料で、前記パッ
キン溝に対応する曲線形の形状に成形されたパッキンを
嵌着し、シリンダとバルブスペーサ、およびバルブスペ
ーサとシリンダカバーを、金属面で剛体接合とすること
で、前記平板パッキンで発生する種々の問題が解決され
た。この気筒のシール方法は、本出願人が出願した特願
平７年ー１２０８８４号の”往復空気圧縮機”に詳述さ
れている。

【０００６】ところが、潤滑油による潤滑機能をもたな
いオイルフリー往復圧縮機においては、シリンダとピス
トンの摺動部の潤滑性を維持するために、潤滑性、耐熱
性を有するふっ素系の樹脂で形成されたピストンリング
が使用される。このピストンリングは耐熱性ではある
が、樹脂であることより、耐熱性に限界があり、シリン
ダ温度が高くなるほど、ピストンリングの軟化等によ
る、耐久性の低下の問題が発生する。そして、上述した
シリンダとバルブスペーサの間に、曲線形のパッキンを
嵌着してシールし、シリンダとバルブスペーサの間を金
属面の剛体接合として、平板パッキンの問題を解決した
気筒において、最も温度が上昇する気筒のヘッド温度
が、金属面での密着接合部からの熱伝導によって、シリ
ンダの温度を上昇させる問題が発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
オイルフリー往復圧縮機のシリンダとバルブスペーサお
よび、シリンダーカバーが金属面の剛体接合となってい
る気筒において、気筒のヘッド温度が、金属面の剛体接
合部からの熱伝導によって、シリンダ温度を上昇させ、
ふっ素系樹脂で形成されるピストンリングの耐久性を低
下させる問題があることより、シリンダとバルブスペー
サの間に断熱材を部分的に挟設して、空隙を形成するこ
とによって断熱し、シリンダ温度の上昇を最小限に抑え
て、ピストンリングの耐久性を向上させることを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、往復圧縮機の
シリンダと、該シリンダを摺動するピストンに潤滑性、
耐熱性を有する樹脂製ピストンリングを具備し、前記シ
リンダ上にバルブスペーサを、シリンダカバーによって
挟設して複数本のボルトで共締めして金属面の剛体接合
とする気筒を形成するオイルフリー往復圧縮機におい
て、前記シリンダと、前記バルブスペーサとの間に、断
熱性と、圧縮機ヘッド温度に耐える耐熱性を有する、断
熱パッキンを、前記共締めするボルトの周囲に部分的に
挟設して、シリンダとバルブスペーサの間に空隙を形成
したオイルフリー往復圧縮機のシリンダ断熱構造であ
る。

【０００９】また、前記シリンダ上にバルブスペーサ
を、シリンダカバーによって挟設して、ボルトで共締め
する気筒において、シリンダとバルブスペーサの間に、
断熱パッキンを挟設することによって生じる空隙を有す
る接合部に、曲線形のパッキン溝を穿設し、該パッキン
溝に対応したゴム弾性を有する曲線形のパッキンを嵌入
してシールするとき、シリンダーとバルブスペーサの間
が、前記断熱パッキンによって形成される空隙をシール
するために、曲線形のパッキンの断面が長方形で、空隙
に加わる空気圧力に耐える強度をもつ曲線形のパッキン
を嵌着したオイルフリー往復圧縮機のシリンダ断熱構造
である。

【００１０】また、シリンダと、バルブスペーサを共締
めするボルトの周囲に挟設する断熱パッキンは、共締め
するボルト毎に、個々にリング状断熱パッキンを付設す
ることを主体としているが、他の方法として、取付け容
易化のために、前記各リング状断熱パッキンを、同一断
熱材等で連結して、一体に成形されている断熱パッキン
としたものも含まれるシリンダの断熱構造である。

【００１１】

【作用】往復圧縮機のバルブスペーサを、シリンダ上に
シリンダカバーによって挟設して、複数本のボルトによ
って共締めして、金属面の剛体接合としている気筒の、
シリンダとバルブスペーサの間の前記ボルト部に、耐熱
性を有するリング状断熱パッキンを部分的に挟設するこ
とによって、シリンダとバルブスペーサの間に空隙を作
り、空隙と断熱材によって断熱を図るものである。

【００１２】上記構成において、断熱効果が最も高い空
隙を作るために、ボルト周囲に比較的小さなリング状断
熱パッキンを挟設することによって断熱効果が得られ
る。そして、従来例で説明した、金属面の剛体接合でな
くなることよるシリンダボアの歪力による変形の問題
は、シリンダボアのマイクロメータオーダで変形して、
飛沫給油式往復圧縮機の潤滑油のオイル上がりを増大さ
せオイル消費量が多くなるが、潤滑油の使用しないオイ
ルフリー圧縮機では問題とならない。

【００１３】次に、シリンダとバルブスペーサとの間に
空隙を設けたことによって、曲線形のパッキン溝に嵌着
される曲線形のシールパッキンに、シリンダの内圧が直
接加わることになるために、曲線形のパッキンの強度が
問題となる。そのため、曲線形のパッキンの断面を長方
形として、曲線形のパッキン溝に嵌着し、十分なパッキ
ンの絞め代をもち、かつ、前記断面長方形のパッキンの
横幅を広くすることによって、比較的広いバルブスペー
サとの接触面として、シリンダからの内圧に耐える強度
をもたせるものである。

【００１４】また、ボルト周囲にリング状断熱パッキン
を取付けるのはボルト毎に別体で取付けるのを基本とし
ているが、組立を容易化するために、個々のリング状断
熱パッキンを細い断熱を有する材料によって連結する
か、または、リング状断熱材と同材質のシートから同時
打抜きによって一体に形成された断熱パッキンとしても
よいものである。

【００１５】以上の構成によって、シリンダとバルブス
ペーサを含むシリンダカバーとの間を断熱したことによ
って、シリンダの上昇温度が略２０℃低減し、断熱しな
い場合と比較して、ピストンリングの耐久性が３〜５倍
となる効果が得られたものである。そして、ゴム弾性を
もつ曲線形のパッキンの断面形状を長方形として、シリ
ンダの内圧に十分耐える強度としたことによって、ピス
トンリングが十分な耐久性をもち、気筒ヘッドのシール
性、その他前記した問題が、改善されるオイルフリー往
復圧縮機が得られるものである。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。図１は、シリンダとバルブスペーサの間に、本発
明のリング状断熱パッキンを部分的に挟設した気筒の断
面摸式図を示す。図１において、１はシリンダ、２はバ
ルブスペーサ、３はシリンダカバーである。シリンダ１
上にバルブスペーサ２を、シリンダカバー３で挟設し、
四本のボルト４によって締付けている。そして、シリン
ダ１とバルブスペーサ２の間の締付ボルト４の周囲にリ
ング状の断熱パッキン５が挟設され、シリンダ１とバル
ブスペーサ２の間に空隙を作っている。この空隙の間隔
は、本発明を限定するものではないが、締付後の寸法が
０．５〜１．０ｍｍになるように設定されている。そし
て、四本のボルト４の内側に曲線形のパッキン溝６が穿
設され、該パッキン溝６に対応する断面が長方形の曲線
形パッキン７が嵌着されている。曲線形のパッキン７
は、シリンダ１の内圧が前記空隙から直接加わる圧縮空
気圧力に耐えるために、前記断面が長方形で横幅が広
く、つぶし代が略０．５ｍｍを有して溝深さと、空隙間
隔を加えた長さ寸法で、ゴム弾性を有する耐熱性の樹脂
製パッキンが使用されている。シリンダーカバー３と、
バルブスペーサ２の間は、曲線形のパッキン１１が使用
され金属面での剛体接合となっている。

【００１７】上記構成によって、シリンダカバー３およ
び、バルブスペーサ２の気筒ヘッド部の熱は、リング状
断熱パッキン５と、断熱パッキン５によって形成される
空隙によってシリンダ部への温度が断熱され、シリンダ
温度上昇を抑えている。そして、空隙部のシールは、前
記長方形の曲線形のパッキン７によってシリンダ内圧に
耐てシールされている。

【００１８】図２は、シリンダ１の上面図を示す。シリ
ンダ１の上面にはバルブスペーサ２を挟設して共締めす
るボルト４の螺子孔８が四個穿設され、螺子孔８の周囲
にリング状断熱パッキン５がセットされる。リング状パ
ッキン５を個々に単体でセットする場合は、リング状断
熱パッキン５が定位置に確実にセットされるように、断
熱パッキン５の外径に合わせたインロー溝５ａが凹設さ
ている。

【００１９】また、組立容易化のために、四個のリング
状断熱パッキンを連結して同時装着を可能にする場合
は、図３に示すように、同材質の断熱シート材から、細
い連結部で連結した打抜き加工によって一体に成形され
た断熱パッキンが使用される。但し、この方式は断熱パ
ッキンの材料使用量が多くなる欠点もあり、リング状断
熱パッキンを連結する方法は、上記に限定するものでは
なく、例えば、薄い別材質のシート等で連結することも
可能なものである。

【００２０】螺子孔８の内側に曲線形のパッキン溝６が
穿設される。該曲線形のパッキン溝６は、吸込弁取付部
９や、螺子孔８を迂回して、最少スペースでこれらを配
設するために、曲線形とするもので、従来はこの曲線形
となるためにアスベストシーと材等の打抜き成形による
平板パッキンで断熱と、シールを兼ねて使用されていた
ものである。そして、従来例で説明した、ボルト４の締
付トルクによる平板パッキンの場所による収縮率の差異
や、シリンダボア１０の変形による種々の問題が誘発さ
れたものである。本発明は、この曲線形のパッキン溝６
に対応した曲線形のパッキン７を嵌着することによって
上記問題を回避している。

【００２１】図３は、リング状の断熱パッキン５の上面
図である。断熱パッキン５は外形が円形に限定するもの
ではないが、シリンダカバー３の締付力の関係からボル
ト４の周囲に挟設されなければならない。そして、その
厚みは、シリンダ１の上面とバルブスペーサ２の空隙間
隔が０．５〜１．０ｍｍに形成される厚みで作られる。
断熱パッキン５の材質はノンアスベスト材の断熱シート
から打抜きで成形されたものである。この断熱シートは
シール性の必要がなく、断熱のみを目的とした殆ど収縮
性のない材質でもよく、例えば、断熱性の高いセラミッ
ク等を使用することも可能なものである。したがって、
従来の断熱と、シールを兼ねた平板パッキンのような、
トルク範囲を規定する厳密なトルク規制の必要がなく、
一定以上のトルクで締付けることによって、ボルトのゆ
るみ等の問題は解消される。図４は、取付容易化のため
に、連絡されて一体に形成されているリング状断熱パッ
キンである。

【００２２】図５は、曲線形のパッキン溝６に嵌着され
る曲線形のパッキン７を示し、図６は、図５のパッキン
の断面を示したものである。曲線形のパッキン７はパッ
キン溝に略嵌合する幅で嵌着され、シリンダ内圧をパッ
キンの側壁で受けるように長方形で形成され、略０．５
ｍｍのつぶし代で、シリンダ１の上面とバルブスペーサ
２の間がシールされる。この曲線形のパッキンの材質
は、ふっ素系樹脂を主体とするゴム弾性を有する材質で
成形さている。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、シリンダ
と、バルブスペーサの間に断熱パッキンを、共締めする
ボルト周囲に部分的に挟設して、シリンダとバルブスペ
ーサの間に空隙を設けて断熱したことによって、気筒ヘ
ッド部温度がシリンダに熱伝導することがなくなり、シ
リンダ温度が低減し、オイルフリー圧縮機のピストンリ
ングの寿命が数倍に延長する効果を奏する。

【００２４】また、断熱のために形成した空隙をもつ、
シリンダとバルブスペーサの間のシールを曲線形のパッ
キンとして、その空隙のシールを曲線形のパッキンの断
面を長方形とてシリンダ内圧に耐えるようにしたこと
で、従来の平板パッキンを使用しないで、シールがで
き、平板パッキンの難点を回避した気筒ヘッドのシール
構造となる。

【００２５】また、リング状断熱パッキンがシール性を
必要としない硬質の断熱パッキンとなることから、ボル
トの締付等の、平板パッキンでの問題点を回避した、オ
イルフリー圧縮機の断熱構造となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、部分的に断熱パッキンを挟設した、
オイルフリー往復圧縮機の部分断面摸式図である。

【図２】本発明の、断熱パッキンを挟設するシリンダの
上面図である。

【図３】本発明の、ボルトの周囲に装着するリング状断
熱パッキンの上面図である。

【図４】本発明の、連絡されて一体に形成されているリ
ング状断熱パッキンの上面図である。

【図５】図２のシリンダ上に嵌着する曲線形のパッキン
の外観図である。

【図６】図５の曲線形のパッキンの断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ バルブスペーサ ３ シリンダカバー ４ ボルト ５ 断熱パッキン ５ａ インロー溝 ６ 曲線形のパッキン溝 ７ 曲線形のパッキン ８ 螺子孔 １０ シリンダボア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復圧縮機のシリンダと、該シリンダを
   摺動するピストンに潤滑性、耐熱性を有する樹脂製ピス
   トンリングを具備し、前記シリンダ上にバルブスペーサ
   を、シリンダカバーによって挟設して複数本のボルトで
   共締めして金属面の剛体接合とする気筒を形成するオイ
   ルフリー往復圧縮機において、前記シリンダと、前記バ
   ルブスペーサとの間に、断熱性と、圧縮機ヘッド温度に
   耐える耐熱性を有する、断熱パッキンを、前記共締めす
   るボルトの周囲に部分的に挟設して、シリンダとバルブ
   スペーサの間に空隙を形成したオイルフリー往復圧縮機
   のシリンダ断熱構造。
2. 【請求項２】 シリンダ上にバルブスペーサを、シリン
   ダカバーによって挟設して、ボルトで共締めする気筒に
   おいて、シリンダとバルブスペーサの間に空隙を有する
   接合部に、曲線形のパッキン溝を穿設し、該パッキン溝
   に対応したゴム弾性を有する曲線形のパッキンを嵌入し
   てシールするとき、シリンダーとバルブスペーサの間
   が、前記断熱パッキンによって形成される空隙をシール
   するために、前記曲線形のパッキンの断面が長方形で、
   空隙に加わる空気圧力に耐える強度をもつ曲線形のパッ
   キンである請求項１記載のオイルフリー往復圧縮機のシ
   リンダ断熱構造。
3. 【請求項３】 シリンダと、バルブスペーサを共締めす
   るボルトの周囲に挟設する断熱パッキンは、共締めする
   ボルト毎に、個々にリング状断熱パッキンを付設する
   か、または、取付け容易化のために、前記各リング状断
   熱パッキンが連結されて一体に成形されている断熱パッ
   キンである請求項１記載のオイルフリー往復圧縮機のシ
   リンダ断熱構造。